《微型计算机技术》第七章 可编程定时器／计数器

2023/3/101微型计算机技术WeixinɡJisuɑnjiJishu

（第3版）

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第7章

可编程定时器／计数器2023/3/103可编程定时器／计数器7.1可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理7.2可编程定时器/计数器8253-52023/3/1047.1可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理

2023/3/105可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理

16位计数初值寄存器CR用来存放计数初值，可通过程序来设定。

计数执行单元CE是一个16位减1计数器，它的初值便是计数初值寄存器的内容，它只对CLK脉冲计数，一旦计数器被启动后，每出现一CLK脉冲，计数执行单元中的计数值减1，当减为零时，通过OUT输出指示信号，表明计数执行单元已为零。2023/3/106可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理

当CLK是一个周期性时钟信号时，计数器为定时器功能；当CLK是一个非周期性事件计数信号时，此时呈计数器功能。

2023/3/107可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理

计数输出锁存器OL通常跟随计数执行单元的内容而变化，当接收到CPU发来的锁存命令时，就锁存当前的计数值而不跟随计数执行单元变化，直到CPU从中读取锁存值后，才恢复到跟随计数执行单元变化的状态。

GATE是控制输入端，它有多种控制作用，如允许/禁止计数、启动/停止计数。

2023/3/1087.2可编程定时器/计数器8253-57.2.18253-5的结构和功能7.2.28253-5的工作方式7.2.38253-5的初始化7.2.48253-5的应用举例2023/3/109

可编程定时器/计数器

8253-5（PIT）

在微机应用系统中，一种是要求一些外部实时时钟，以实现延时控制或定时；另一种是要求能对外部事件计数的计数器。

8253-5PIT（ProgrammableIntervalTimer）就是一种可编程定时器/计数器芯片，又称为“可编程间隔定时器”。2023/3/1010８２５３-５的引脚排列和内部结构框图2023/3/1011

7.2.18253-5的结构和功能

8253-5具有三个独立的16位计数器，它可用程序设置成多种工作方式，按十进制或二进制计数，最高计数速率可达2.6MHz。

2023/3/1012三条信号线

① 计数输入CLK—用于输入定时基准脉冲或计数脉冲； ② 输出信号OUT—以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形； ③ 选通输入（门控输入）GATE—用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同步2023/3/1013三个寄存器①控制寄存器—初始化时，将控制字寄存器中对应的内容写入该寄存器；②计数初值寄存器—初始化时写入该计数器的初始值；③减法计数寄存器—计数初值由计数初值寄存器送入减法计数寄存器，当计数输入端输入一个计数脉冲时，减法计数寄存器内容减1，当减到零时，输出端输出相应信号表示计数结束。

2023/3/1014控制字寄存器

控制字寄存器(又称工作方式寄存器）是只写寄存器，它接受写入的控制字,根据最高二位代码,将后六位内容写入对应通道的控制寄存器。

三个控制寄存器控制对应通道计数器的工作。

8253-5的三个通道计数器是

独立的16位减法计数器。2023/3/10157.2.28253-5的工作方式

在任何一种方式下，都必须先向8253写入控制字，控制字还起复位作用，它使OUT端变为工作方式中规定的状态和对计数初值寄存器CR清零；然后再写入计数初值到CR中，其最大值为0000H。

2023/3/10161.方式0方式0—计数结束中断方式（InterruptonTetminalCount）

方式0是典型的事件计数用法，CLK端作为事件计数输入信号，当计数执行单元CE为零时，OUT端变为高电平，它可作为中断请求信号。 方式0的时序波形见图。2023/3/1017方式0的特点和应用（1）计数过程由软件启动。（2）GATE的作用是开放计数或禁止计数。（3）OUT端由低变高表示计数过程结束。2023/3/10182.方式1方式1—

硬件可重触发单稳态方式（HardwareRetriggerableOne-Shot） 计数器相当于一个可编程的单稳态电路，触发输入为GATE信号，由GATE的上升沿触发计数器工作。2023/3/1019方式1的特点和应用（1）计数器的启动只能由门控脉冲的上升沿产生，即只能用硬件启动。（2）OUT输出为一个单稳态负脉冲，其脉宽为计数初值个CLK时钟脉冲的周期之和。（3）在形成单稳态脉冲过程中，可以重触发。（4）在微机实时控制系统中常用作监视时钟（WatchdogTimer）。2023/3/10203.方式2方式2—速率发生器（RateGenenator） 方式2能产生周期性的定时信号，称为速率发生器，又称为N分频方式和周期性定时器方式。 方式2的时序波形见图。2023/3/1021方式2的特点和应用（1）CR内容能自动地、重复地装入到CE中，OUT端上就能连续地输出周期性分频信号。（2）既可软件启动，又可硬件启动。（3）改变计数初值，即可获得不同速率的OUT输出信号。（4）负脉冲宽度均为一个CLK脉冲的周期。（5）主要应用作为分频器和时基信号。2023/3/10224.方式3方式3—方波方式（SquareWareMode） 方式3的操作方式除OUT输出方波之外，和方式2相似。方波的重复周期是计数初值个CLK脉冲周期之和。方式3的时序波形见图。2023/3/1023方式3的特点和应用（1）方式3的计数过程是CE内容减2。（2）软件启动和硬件启动两种。（3）改变计数初值，OUT端将输出不同频率。（4）主要应用作为方波发生器和波特率发生器。2023/3/10245.方式4

方式4—软件触发选通方式（SoftwareTriggeredstrobe）与方式0比较，主要区别是OUT端输出的波形不同，在方式0中是计数器为0时输出一个高电平，但在方式4中是输出一个CLK脉冲周期宽度的负脉冲。其次是计数期间的输出极性相反，方式0是低电平输出，方式4是高电平输出。

2023/3/10256.方式5

方式5—硬件触发选通方式（HardwareTriggeredStrobe） 方式5和方式1有些相似。CE到零时OUT端产生宽度为1个CLK脉冲周期的负脉冲选通输出信号。2023/3/1026６种工作方式的时序波形图2023/3/10277.2.38253-5的初始化1.写入方式控制字 三个通道用的控制字端口地址是相同的，三个控制字写入后却存入通道对应的寄存器中。2.写入计数初始值3.读计数值 在动态读计数值时可以有两种方法：（1）以普通对计数器端口读的方法取得当前计数值。（2）锁存计数器的当前计数值。选通信号GATE的功能2023/3/10282023/3/1029用8253-5监视一个生产流水线2023/3/1030用8253-5监视一个生产流水线工件从光源与光敏电阻之间通过时，在晶体管的发射极上会产生一个脉冲，此脉冲作为8253—5通道0计数器的计数输入CLK0，当通道0计数满50后，由OUT0输出负脉冲，经反相后作为8259A的一个中断请求信号，在中断服务程序中，启动8253—5通道1计数器工作，由OUT1连续输出2000Hz的方波，持续5秒钟后停止输出。2023/3/1031用8253-5监视一个生产流水线主程序为：

MOVAL，15H;通道初始化

OUT43H，AL; MOVAL，50H;计数初值

OUT40H，AL STI ;开中断

LOP：HLT ;等待中断

JMPLOP中断服务程序为：

MOVAL，01H；通道1的GATE1置1，启动计数

OUT80H，AL2023/3/1032用8253-5监视一个生产流水线

MOVAL，77H；通道1初始化

OUT43H，AL MOVAL，50H；计数初值

OUT41H，AL MOVAL，12H OUT41H，AL CALLDL5S ;延时5秒

MOVAL，00H

；通道1的GATE1置0，停止计数

OUT80H，AL IRET2023/3/10332.在PC机中的应用2023/3/1034在PC机中的应用1.工作原理分析⑴计数器0用来产生实时日时钟信号，工作于方式3，计数初值为0，采用二进制计数方式，输出端OUT0作为中断请求信号IRQ0

。⑵计数器1用来产生动态存储器刷新操作的定时控制信号。它工作于方式2，计数初值为18，OUT1端输出一个负脉冲序列，其脉冲周期约为18÷1.1931816MHz＝15.08（μs）。2023/3/1035在PC机中的应用⑶计数器2用于为系统中的扬声器发声时提供一个约为900Hz的方波信号。它也工作于方式3，计数初值为0533H（1331），GATE2接入一个来自系统板上8255A的PB0，作为扬声器发声时间的控制信号。2023/3/1036在PC机中的应用2.8253的初始化程序段⑴对计数器0的初始化程序：

MOV AL，00110110B;写入计数器0的控制

;CW=00110110B表示选择计数器0、；双字节写、方式3和二进制计数

OUT 43H，AL MOV AL，0 ；计数初值为65536，先写入低8位字节到CRL，

;后写入高8位字节到CRH

OUT 40H，AL OUT 40H，AL2023/3/1037在PC机中的应用⑵对计数器1的初始化程序：MOVAL,01010100B；写入计数器1的控制字

;CW=01010100B;表示选择计数器1的控制寄存器，；只写入低位字节，方式2和

;二进制计数

OUT 43H，AL MOV AL，18;计数初值写入CRL中

OUT 41H，AL2023/3/1038在PC机中的应用⑶对计数器2的初始化程序：MOVAL，10110110B ；写入计数器2的控制字，

;CW=10110110B表示选择计数器2

；的控制寄存器，双字节写、方式3和二进制计数

OUT 43H，AL MOVAX，0533H；计数初值0533H依次写入CR中

OUT42H，AL MOVAL，AH OUT42H，ALIN AL，61H；完成对8255APB0=PB1=1的设置，控制扬声器发声，；8255APB口的端口地址为061H

MOVAH，AL OR AL，03H OUT 61H，AL2023/3/10393.8253在实时控制系统中的应用

将8253的两个计数器串联起来，使其中的一个计数器作为定时器，当分频器使用，将其OUT输出信号作为另一个计数器的CLK脉冲信号；而另一计数器只起计数作用，其OUT输出端作为中断请求信号。2023/3/1040用8253组成的采样周期发生器2023/3/1041在实时控制系统中的应用MOVDX，233H；写入计数器0的控制字

MOVAL，00010100BOUTDX，ALMOVAL，230H；计数初值写入CRL，并启动计数器

MOVAL，00HOUTDX，ALMOVDX，233H；

写入计数器1的控制字

MOVAL，01110110BOUTDX，ALMOVDX，231H；写入计数初值到CR，并启动计数器12023/3/1042在实时控制系统中的应用MOVAL，BYTEPTRTIMEOUTDX，ALMOVAL，BYTEPTRTIME+1OUTDX，ALMOVDI，28H；存中断处理程序首地址偏移量到中断向量表 MOVAX，OFFSETRTIMECLDSTOSWMOVAX，SEGRTIME

；存中断处理程序首地址的段基值到中断向量表STOSW…… …2023/3/1043

4.三个计数通道组合应用2023/3/10443个计数通道组合应用三个计数通道分别设置为：通道0—方式2，计数初值为1000；通道1—方式1，计数初值为500；通道2—方式3，计数初值为2000。外接时钟为2.5MHz。试画出三个通道的CLK、GATE及